改性菱角壳生物炭吸附水中土霉素性能与机理

以菱角壳为原料,乙酸钾为活化剂,通过活化碳化一步法制备了改性生物炭（MBC）,对其表面形貌、孔径分布、官能团等表面性能进行了表征,并研究了其对水中盐酸土霉素（OTC）的吸附去除行为.相比于热解生物炭（BC）,MBC有更高的比表面积（1147.80m²/g）、更丰富的孔径结构,更多的含氧官能团和更强的亲水性.溶液pH值在3~8时,MBC对OTC保持较高的吸附量（165mg/g）.拟二级动力学模型和Langmuir模型可以很好地描述MBC对OTC的吸附行为.热力学分析显示MBC对OTC的吸附是一个自发吸热过程.除氢键作用、π-π键堆积作用和阳离子-π键作用以外,孔填充是MBC吸附去除OTC的主要作用机理.0.5mol/L氢氧化钠溶液可有效再生吸附饱和的MBC.因此,MBC作为一种吸附剂去除水和废水中的土霉素具有较好的潜能.     

樱桃萝卜对抗生素的富集及其潜在风险

为探究土壤抗生素污染的潜在生态和健康风险,于2021年6～9月进行温室土培樱桃萝卜试验,每隔6d向土壤中施用土霉素(OTC)或链霉素(STR)污水,并对其中生长的樱桃萝卜的生物量、萝卜组织抗生素含量和菌群耐药性进行分析.同时,通过风险商法、摄入量计算和小鼠饲喂试验对萝卜植株残留的抗生素和抗性细菌的潜在人体健康风险进行评估.结果表明,与未施用抗生素对照组相比,OTC的连续施用在第74d显著促进了萝卜植株生长,使其总生物量提高了23.1%,而STR的连续施用对萝卜植株的生长并无显著影响;萝卜植株对土壤中施入的两种抗生素均有一定的富集能力,STR在组织中的残留量高于的OTC1～2个数量级,抗生素在植物生长初期主要富集在叶中,生长后期在肉质根根颈部中的富集量显著增加(P<0.05);抗生素的施用使萝卜植株组织中可培养OTC和STR抗性细菌占总可培养细菌的比率分别增加了2.48×10^-6%～5.05×10^-4%和0.19%～3.32%;食用经抗生素暴露后的萝卜肉质根根颈部可增加机体对抗生素和抗生素抗性细菌的摄入量,但其健康风险较低(评估的风险商指...     

3种四环素类抗生素在褐土上的吸附和解吸

以OECD Guideline 106为基础,采用批量平衡方法研究3种四环素类抗生素在褐土上的吸附和解吸作用.结果表明,3种四环素类抗生素的吸附和解吸不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型可以对吸附和解吸数据进行良好的非线性拟合,平均拟合相关系数为0.991;其中金霉素的吸附等温线呈“S型”,土霉素的吸附等温线呈“L型”,而四环素的吸附等温线呈线性.在2种褐土中,金霉素吸附容量(lgKf) (4.307和4.003)高于四环素,而四环素lgKf (3.252和3.198)高于土霉素lgKf (2.932和2.724).对于同一种抗生素,在2种褐土中的吸附容量和吸附强度并无显著差异性.此类抗生素在褐土中的吸附均以物理性吸附为主.土霉素在褐土中的滞后系数显著高于四环素和金霉素(P<0.01),而四环素和金霉素的解吸滞后系数之间无显著差异.     

室内粪土模型中土霉素对主要反硝化基因转录水平和菌群结构特征的影响

反硝化作用在土壤氮素循环中扮演着重要角色,而国内研究抗生素残留对反硝化作用的报道仍然较少。本实验通过构建室内抗生素-粪便-土壤模型,以研究空白组(0μg·kg~(-1))、低浓度组(20μg·kg~(-1))、中浓度组(200μg·kg~(-1))和高浓度组(2000μg·kg~(-1))土霉素对施加鸡粪后土壤中反硝化作用的影响。利用荧光定量PCR(qPCR)和限制性末端片段长度多态性(TRFLP)方法分析反硝化基因(nirS、nirK、narG和nosZ)的响应特征及反硝化菌群结构特点。qPCR定量结果表明低、中浓度土霉素对携带nirS、nirK基因的菌群有促进作用,而高浓度组则表现为抑制作用,而携带nosZ基因的菌群对土霉素的胁迫反应较迟钝。T-RFLP结果显示不同浓度土霉素并没有改变携带nirS基因和nosZ基因的优势菌群结构,而随着暴露时间的延长,携带nirS基因的反硝化优势片段在第30～60天之间发生了变化。这些结果表明不同浓度土霉素可以影响反硝化菌群丰度,但是却无法影响优势菌群,而土壤中其他因素可能对优势菌群的影响更大。     

鸡粪中3种四环素类抗生素在棕壤中的动态变化及原因分析

采用室内模拟培养试验,研究了鸡粪中3种四环素类抗生素在棕壤中含量的动态变化规律及消解途径.结果表明鸡粪中所含的3种四环素类抗生素在棕壤中的含量均表现为前期迅速下降,中后期逐渐平稳的规律,但不同种类和用量处理的变化速率和降解率有显著差异(p＜0.05);180 d时,3种抗生素在棕壤中的降解率为金霉素＞土霉索＞四环素,相...     

土霉素和磺胺二甲嘧啶对堆肥过程中酶活性及微生物群落功能多样性的影响

为了探讨抗生素对堆肥过程中酶活性及微生物群落功能多样性的影响,将添加土霉素(OTC)和磺胺二甲嘧啶(SM_2)的猪粪与小麦秸秆进行好氧堆肥发酵试验.试验设置3个处理,分别为CK处理(不添加抗生素)、L处理(10 mg·kg~(-1)OTC+1 mg·kg~(-1)SM_2)、H处理(140 mg·kg~(-1)OTC+30 mg·kg~(-1)SM_2).结果表明,各处理堆体温度在55℃及以上持续了4 d,发芽指数大于85%,均达到了腐熟标准;堆肥35 d后,L和H处理中OTC残留率分别为2.8%和4.2%,SM_2均未检出;抗生素降解符合一级动力学方程,半衰期为0.56~1.24 d.H处理对堆肥过程中脱氢酶活性呈先抑制后促进的作用,而对脲酶活性则在堆肥后期表现出显著抑制作用.Biolog数据表明,在堆肥腐熟期H处理AWCD值、Shannon指数和Simpson指数显著大于CK;主成分分析得出,H处理改变了堆肥过程中微生物群落结构,起分异作用的碳源主要为糖类、羧酸类及氨基酸类.综上所述,添加OTC和SM_2对堆肥过程中酶活性和微生物群落功能多样性有显著影响,且经堆肥处理后SM_2被完全降解,而OTC仅有少量残留,说明好氧堆肥是一种快速有效去除抗生素的方法.     

土霉素对小麦毒性效应的品种间差异

为了研究土霉素对小麦毒性效应的品种间差异,收集了63个小麦品种,根据土霉素对小麦种根影响的试验结果,从中筛选出对土霉素耐性相差最大的两个小麦品种,探讨了土霉素对这两个小麦品种叶片叶绿素含量的影响.结果表明:1)小麦对土霉素的耐性存在品种间差异,在供试的63个小麦品种中,核优1号对土霉素最敏感,而烟农21对土霉素最不敏感,二者的EC50值分别为1.25和54.21mg·L-1;2)土霉素处理能够显著降低小麦叶片叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素的含量,其中对土霉素敏感品种核优1号的抑制显著高于不敏感品种烟农21;3)就同一品种而言,土霉素胁迫条件下,叶片叶绿素a的降低程度明显高于叶绿素b,叶片叶绿素a/b的比值显著降低.土霉素对敏感品种核优1号叶绿素a/b比值的影响显著弱于不敏感品种烟农21.     

土霉素残留对猪粪堆肥过程中理化性质的影响

为探讨土霉素残留对猪粪堆肥过程的影响,以猪粪和锯末为原料,设置土霉素初始残留质量浓度分别为0、10、50、100、150 mg/kg的5个处理,进行为期30 d的好氧堆肥,研究土霉素对堆肥过程中温度、含水率、水溶性NH4+-N、水溶性NO3- -N、水溶性有机碳(DOC)的变化影响.结果表明:(1)土霉素残留加速了温度的下降,不利于温度的上升.(2)土霉素初始残留质量浓度为100、150 mg/kg不利于堆肥过程中水分的散失,并且会造成堆肥结束后堆体的高含水率.(3)土霉素抑制了堆肥过程中微生物对有机氮的分解及硝化细菌的硝化作用,其中150mg/kg处理的土霉素抑制作用最显著.(4)堆肥结束后,0、10、50、100、150 mg/kg处理的DOC分别为3 815.65、3 461.88、3 429.28、3 231.18、2 782.09mg/kg.0 mg/kg处理的DOC高于其他4个处理,且与150 mg/kg处理之间差异显著,表明土霉素抑制了堆肥过程中微生物对有机碳的利用,其中150 mg/kg处理的土霉素抑制作用最显著.     

土霉素在4种人工湿地基质上的吸附-解吸特性

为了研究土霉素在人工湿地基质床中的行为机制,本实验采用批量平衡方法研究了壤土、煤灰渣、粗砂和细砂等4种人工湿地基质材料对土霉素的吸附、解吸特性。结果表明,土霉素在人工湿地基质材料上的吸附可分为前4小时的快速吸附阶段和之后的慢速吸附阶段,14 h后达到吸附平衡,这一吸附平衡时间明显低于一般人工湿地系统的水力停留时间。可以认为,土霉素在人工湿地中有足够的时间吸附于基质层上,其吸附量的大小主要取决于基质材料的性质。土霉素在4种基质材料上的等温吸附实验表明,吸附等温线均呈非线性,用Freundlich方程能较好地对吸附数据进行非线性拟合。在4种人工湿地基质材料中,煤灰渣对土霉素的吸附作用最强,通过Freundlich方程拟合的吸附容量参数(KF)为280.2;其次为壤土,KF值为129.3;粗砂和细砂的吸附作用较弱,KF值分别为53.2和64.5。人工湿地基质材料对土霉素的吸附能力主要与基质有机质含量、粘粒含量、Fe2O3含量、阳离子交换量和Al2O3含量呈正相关。土霉素在4种人工湿地基质材料上的解吸均存在滞后现象,相对于壤土和煤灰渣,吸附于粗砂和细砂上的土霉素更容易被解吸下来。     

鸡粪与猪粪所含土霉素在土壤中降解的动态变化及原因分析

采用室内模拟培养实验,研究不同用量鸡粪与猪粪所含土霉素在土壤中降解的动态变化规律及消解途径.结果表明,畜禽粪便中土霉素在土壤中能迅速进入降解期,含量变化呈"L"型,但不同粪肥种类和用量处理的降解率和变化幅度有显著差异(P<0.05).180 d时,鸡粪处理土壤中OTC的降解率高于猪粪处理,半衰期分别为26.98 d和31.32 d.低用量鸡粪和猪粪处理土壤中OTC降解率最大,对应分别可达84.06%和80.47%.降解率与畜禽粪便用量呈负相关,与时间呈正相关且可用v=A+Blnt回归方程拟合(r>0.96).土霉素进入土壤50 d时,光降解量占减少总量的20.03%,下降了25.05%;微生物降解量占3.16%,增加了2.50%.可见,鸡粪所含土霉素在土壤中的降解情况好于猪粪,光照对土壤中土霉素有较好的降解作用,土壤微生物降解作用很小,且随着培养时间的延长,微生物降解增加,光降解减弱.